無砷無銻、含二氧化鈦的硼硅酸鹽玻璃及其制備方法技術

本發明專利技術涉及無砷無銻、含二氧化鈦的硼硅酸鹽玻璃及其制備方法。具體地，本發明專利技術涉及含二氧化鈦的硼硅酸鹽玻璃，其不使用砷和銻化合物而制造。此外，描述了一種環境友好的澄清方法，其包括使用含氧的硒化合物作為澄清劑。所述玻璃具有在紅外范圍內良好的透射率值并且不顯示干擾變色。所述玻璃特別適用于生產IR光導體、光傳感器用蓋玻片以及UV濾色器。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及含二氧化鈦的硼硅酸鹽玻璃，其中在其制備期間不將砷和銻化合物用作澄清劑。此外，本專利技術包括一種基于使用含氧硒化合物作為澄清劑的用于硼硅酸鹽玻璃的環境友好的澄清方法。在不將砷和銻化合物用作澄清劑時，本專利技術的玻璃不含通常在制備含二氧化鈦的玻璃組合物的情況下出現的黃色或棕色的干擾陰影。本專利技術的玻璃特別適合作為制備IR光導體、光傳感器用蓋玻片、UV濾色器玻璃等用的原料。
技術介紹
如常常在含TiO2的硼硅酸鹽玻璃的情況下出現的氧化鐵含量為50至200ppm的玻璃組合物易于在熔融過程中變色。氧化鐵含量是常規的并且在該物質的情況下由玻璃主要組分的雜質而引起。變色是因為形成了鈦酸鐵(II)，由此形成FeTiO3或鈦鐵礦，嚴格地說其是二氧化鈦TiO2和氧化鐵(II)FeO的混合物。對于鈦鐵礦的形成，必要的是存在于玻璃熔體中的鐵以其二價氧化態存在。另一方面，在大部分鐵以氧化態+III存在時，如在Fe2O3的情況下，抑制鈦鐵礦的形成。這可以通過在玻璃熔體中加入氧化性物質而實現，其引起玻璃熔體中元素氧或其它氧化性氣體的連續釋放，并由此在玻璃熔體中提供或多或少恒定濃度的氧化性氣體。恒定水平的氧化性氣體轉而導致存在于玻璃熔體中的金屬，也包括鐵，在熔融和澄清處理期間以其較高氧化態保留或最后轉換成較高氧化態。在氧化形式中這些化合物通常僅引起玻璃的輕微變色至不變色。并且在固化期間或之后，這種氧化的化合物不被還原。為在玻璃熔體中實現永久高水平的O2，在實踐中優選使用砷和銻氧化物的混合物，或使用彼此分開的砷或銻的不同氧化物。這種混合物逐漸釋放氧氣，其中氧化銻在約1150°C下釋放高峰值的02，然而氧化砷的峰值O2的釋放達到高達1250°C或更高的溫度。因此，這些氧化物在允許其在多數玻璃熔體中用作澄清劑的溫度下起作用。這些砷和銻氧化物的澄清系統的很大缺點是砷和銻化合物的高毒性和環境有害性，出于這個原因目前已經通過今后可能變得更嚴格的法律規定限制了其應用。因此，在玻璃工業中，存在對這些有效澄清劑的合適替代物的需要。常常選擇的選擇物是使用硫酸鹽、氧化錫、齒化物或這些物質的組合。但是這些物質常常導致在澄清處理期間玻璃熔體中低得多的氧化效果，其轉而導致由鈦鐵礦的形成而使玻璃棕色著色。在較高處理溫度下，鹵化物是高揮發性化合物，其轉而導致玻璃熔體快速消耗這些化合物。這轉而使得必須使鹵化物澄清劑過量。這種過量轉而導致氫鹵酸的較高釋放。一方面，從所述方法的環境相容性來看，這是不期望的。另一方面，酸釋放增加導致制備設備的加速損耗并因此從長遠來看增加了工藝成本。并且任選用作澄清劑的替代物的硝酸鹽，例如硝酸鉀，具有太早，即在溫度太低時，將分解期間產生的氧化性氣體，尤其是氧氣釋放入玻璃熔體中的傾向。出于這個原因，其也較差地適用于高于1000°c的溫度下的澄清處理。優選地，將硝酸鹽與氧化砷(III)或氧化銻(III)組合使用，其由此在玻璃熔體中轉換成氧化砷(V)或氧化銻(V)。因此其在澄清處理期間釋放氧氣。在玻璃熔體中產生氧化性環境的另一可想到的可能性是直接將氧氣鼓泡入熔體聚集體中。然而，這種方法僅適合用于其中使用大的工藝容器的方法中。但是在這種方法的情況下，至今為止不能用可獲得的技術可能性來實現將氧氣細微分散在玻璃熔體中，與使用澄清劑形成了對照。
技術實現思路
因此本專利技術的目的是提供含二氧化鈦的硼硅酸鹽玻璃而不具有任何干 擾變色，甚至盡管在玻璃的澄清處理中不使用砷或銻化合物。此外，各玻璃也應該具有在IR范圍內的透射率值，其對將砷和銻化合物用作澄清劑的玻璃而言是常規的。所述目的通過一種無砷無銻的硼硅酸鹽玻璃實現，其基于玻璃的總量以重量％計，包含以下氧化物SiO230 I、: 85B2O33 至 20Al2O3O 個:15Na2O3 節 15K2O3 至 15ZnOO 個:12TiO20.5 個10CaOO ^ 0.1以及基于玻璃的總量，O. 001重量％至O. I重量％的量的至少一種含氧的硒化合物。所述玻璃的基質基于玻璃總量，以至少30重量％、優選至少35重量％且特別優選至少40重量％的比例包含Si02。SiO2是玻璃基質中重要的網絡形成劑，其影響玻璃的特性。特別是，SiO2對于玻璃的耐化學性尤其重要。玻璃中SiO2的含量基于玻璃的總量，為最多85重量％、優選最多75重量％且特別優選最多70重量％。太高的SiO2含量可導致玻璃軟化點的增加太大。除SiO2之外，本專利技術的玻璃還包含至少一種第二網絡形成劑。所述玻璃包含B2O3作為另外的網絡形成劑，其基于玻璃的總量以至少3重量％、優選至少4重量％且特別優選至少5重量％的比例被包含。通過其網絡形成特性，B2O3主要支持玻璃的穩定性。在B2O3含量太低的情況下，不能保證硼硅酸鹽玻璃系統中所要求的穩定性。然而，玻璃中B2O3的含量基于玻璃的總量，為最多20重量％、優選最多17重量％且特別優選最多15重量％。在玻璃中B2O3含量太高的情況下，粘度可能極大地降低，從而不得不接受結晶穩定性的下降。根據本專利技術，優選所述玻璃包含氧化鋁。加入氧化鋁用于改進玻璃成形并一般支持耐化學性的改進。本專利技術玻璃中氧化鋁的比例，基于玻璃的總量，為最多15重量％、優選最多12重量％且特別優選最多10重量％。然而，氧化鋁含量太高導致結晶趨勢增加。優選地，玻璃中的氧化鋁量基于玻璃的總量，為至少O. I重量％、進一步優選至少O. 5重量％且最優選至少O. 75重量％。特別優選地,玻璃中氧化招的量為O. I重量％、3重量％、5重量％或10重量％。所述玻璃基于玻璃的總量以至少6重量％、優選至少9重量％且特別優選至少12重量％的比例包含堿金屬氧化物。作為堿金屬氧化物，在本專利技術的玻璃中至少包含Na2O和K2O。堿金屬氧化物改進玻璃的可熔性并因此允許經濟地生產。在玻璃的生產期間，其用作助熔劑。玻璃中堿金屬氧化物的總量應該不超過30重量％、優選26重量％且特別優選 24重量％的值。在堿金屬氧化物含量太高的情況下，可能損害玻璃的耐候性并因此可能極大地限制其應用范圍。玻璃中Na2O和K2O的比例基于玻璃的總量，各自為至少3重量％，優選各自為至少4重量％。然而，玻璃中Na2O和K2O的比例基于玻璃的總量，各自為最多15重量％，優選各自為最多12重量％。本專利技術的玻璃組合物包含二氧化鈦。在玻璃中加入這種物質用于改進其光學特性。特別是，借助于添加二氧化鈦，可以目標方式調節玻璃的折射率。因此，折射率隨著玻璃的TiO2含量增加而增加。玻璃中TiO2含量基于玻璃的總量，為至少O. 5重量％、優選至少I重量％且特別優選至少I. 5重量％。玻璃中的TiO2比例基于玻璃的總量，為最多10重量％、優選最多8重量％且特別優選最多6重量％。TiO2含量太高可能導致玻璃的不期望的結晶。添加二氧化鈦與另一優點有關由此測量玻璃的透射光譜的UV邊緣移動至更高的波長，其中在加入較多二氧化碳時，該移動較高。以這種方式可將根據本專利技術制備的玻璃用于寬范圍的可能應用，例如作為UV濾色器等。因此，本專利技術的玻璃也適合作為UV濾色器。對于不添加二氧化鈦的玻璃只有通過在玻璃上施加其它層才可能實現可比的效果，然而這可能降低透射率。作為其它助熔劑以及為了以目標方式調節熔點，本專利技術的玻璃組合物也可包含氧化鋅ZnO。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
無砷無銻的硼硅酸鹽玻璃，其基于玻璃的總量以重量%計，包含以下氧化物：以及基于玻璃的總量，0.001重量%至0.1重量%的量的至少一種含氧的硒化合物，其中該化合物選自亞硒酸鹽、硒酸鹽、二氧化硒（SeO2）、三氧化硒（SeO3）及其混合物。FDA00001998590800011.jpg

【技術特征摘要】
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：霍爾格·維格納，雷納·施韋特費格，倫卡·格里加羅娃，萊茵哈德·卡斯納，
申請(專利權)人：肖特公開股份有限公司，
類型：發明
國別省市：